臺灣博碩士論文加值系統

一般平地房屋結構之設計，其下部結構通常是為剛性體，坡地房屋結構則必須考慮下部結構受到側向土壓力之影響，但因規範並無明文規定，故設計工程師憑著自己的經驗做設計，甚至比照平地結構作設計，實際上坡地建築物之穩定性，是需要做檢核的。
本研究採用靜力分析與擬動態分析兩種方法，利用各種不同土壤性質、結構尺寸及樓層等相關參數，在不同震區，設計地震力參照建築物耐震設計規範並同時加入擋土牆設計及土壤承載力計算之概念，探討在非地震與地震下，坡地結構其三種破壞機制之檢核(傾倒、滑動與土壤承載力檢核)，將分析所得到之合格率(OK)與不合格率(NG)的結果加以統計。
研究成果：
1. 須檢核坡地結構在地震作用下之穩定性
2. 地震下坡地結構之傾倒與土壤承載力之破壞機率較滑動者高
3. 地震下砂土層上之坡地結構其滑動破壞機率較粘土層高
4. 地震下坡地結構之結構寬度越窄越不穩定
5. 地震下坡地結構之樓層越高越不穩定
6. 10F以上結構寬度無延伸較有延伸不穩定

For building structural design, the underground part was usually considered as rigid body. However, for building structure on hillside, the underground part design should include the lateral earth pressure as loading. Currently, there is no clear regulation about this in the design codes, therefore engineers are designing according to their own experience or even design the same way as the structure is on the plain.

Static and pseudo seismic loading are applied on the hillside structure for stability analysis about the failure of overturning, sliding, and bearing. Different soil types, structure sizes, building story, seismic zones are parameters considered. The safety ratio of the all analysis results are used for assessing the overall stability of hillside buildings.

For the hillside structures, the results are:

1. The stability analysis on the hillside structure under earthquakes should be mandated.
2. The probability of failure for the hillside structure on overturning is higher than on sliding.
3. The probability of failure for the hillside structure on sand type soil is higher than on clay type soil.
4. The probability of failure for the hillside structure with small base width is higher than with large base width.
5. The probability of failure for the hillside structure with more height is higher than with less height.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 1
1.3研究方法 4
1.4研究內容 5
第二章 山坡地房屋結構系統 7
2.1前言 7
2.2基本假設及結構模型介紹 7
2.2.1基本假設 7
2.2.3結構模型介紹 11
第三章 邊坡結構之穩定性分析 13
3.1前言 13
3.2分析方法 13
3.2.1房屋結構耐震設計 13
3.2.2土壤作用力 16
3.2.3邊坡穩定性計算及檢核 19
第四章 分析結果 24
4.1 前言 24
4.2 各種型式之分析結果比較 25
4.2.1 常時與地震時之比較 25
4.2.2 近斷層與非近斷層之比較 27
4.2.3 粘土層與砂土層之比較 30
4.2.4 三種破壞型式之比較 32
4.3 寬度有無延伸之分析結果比較 35
4.4結論 43
第五章 結論與建議 47
5.1 結論 47
5.2 建議 49
參考文獻 51
附錄一 計算範例 197
附錄二 各項安全因數合格表 204

表目錄
表2.1 結構寬度分類 52
表2.2 樓層高度分類 53
表3.1 短週期結構之工址放大係數 (線性內插求值) 53
表3.2 長週期結構之工址放大係數 (線性內插求值) 53
表3.3 週期上限係數 (依 線性內插求值) 54
表3.4 一般工址或近斷層區域之工址設計水平譜加速度係數 54
表3.5 支承力因數 55
表3.6 各項影響因素之計算式 57
表4.1 土壤性質分類在常時與地震時之合格率比較 58
表4.2 結構寬度分類在常時與地震時之合格率比較 59
表4.3 樓層高度分類在常時與地震時之合格率比較 60
表4.4 破壞型式分類在常時與地震時之合格率比較 61
表4.5-1 土壤性質分類在常時與地震時之合格率比較(10F以上寬度延伸) 62
表4.5-2 土壤性質分類在常時之合格率比較(10F以上) 63
表4.5-3 土壤性質分類在地震時之合格率比較(10F以上) 64
表4.6-1 結構寬度分類在常時與地震時之合格率比較(10F以上寬度延伸) 65
表4.6-2 結構寬度分類在常時之合格率比較(10F以上) 66
表4.6-3 結構寬度分類在常時之合格率比較(10F以上) 67
表4.7-1 樓層高度分類在常時與地震時之合格率比較(10F以上寬度延伸) 68
表4.7-2 樓層高度分類在常時之合格率比較(10F以上) 69
表4.7-3 樓層高度分類在地震時之合格率比較(10F以上) 70
表4.8-1 破壞型式分類在常時與地震時之合格率比較(10F以上寬度延伸) 71
表4.8-2 破壞型式分類在常時之合格率比較(10F以上) 72
表4.8-3 破壞型式分類在地震時之合格率比較(10F以上) 73
表4.9 土壤性質分類在震區之合格率比較 74
表4.10 結構寬度分類在震區之合格率比較 75
表4.11 樓層高度分類在震區之合格率比較 76
表4.12 破壞型式分類在震區之合格率比較 77
表4.13-1 土壤性質分類在震區之合格率比較(10F以上寬度延伸) 78
表4.13-2 土壤性質分類在近斷層之合格率比較(10F以上) 79
表4.13-3 土壤性質分類在非近斷層之合格率比較(10F以上) 80
表4.14-1 結構寬度分類在震區之合格率比較(10F以上寬度延伸) 81
表4.14-2 結構寬度分類在近斷層之合格率比較(10F以上) 82
表4.14-3 結構寬度分類在非近斷層之合格率比較(10F以上) 83
表4.15-1 樓層高度分類在震區之合格率比較(10F以上寬度延伸) 84
表4.15-2 樓層高度分類在近斷層之合格率比較(10F以上) 85
表4.15-3 樓層高度分類在非近斷層之合格率比較(10F以上) 86
表4.16-1 破壞型式分類在震區之合格率比較(10F以上寬度延伸) 87
表4.16-2 破壞型式分類在近斷層之合格率比較(10F以上) 88
表4.16-3 破壞型式分類在非近斷層之合格率比較(10F以上) 89
表4.17 震區分類在土層之合格率比較 90
表4.18 結構寬度分類在土層之合格率比較 91
表4.19 樓層高度分類在土層之合格率比較 92
表4.20 破壞型式分類在土層之合格率比較 93
表4.21-1 震區分類在土層之合格率比較(10F以上寬度延伸) 94
表4.21-2 震區分類在砂土層之合格率比較(10F以上) 95
表4.21-3 震區分類在粘土層之合格率比較(10F以上) 96
表4.22-1 結構寬度分類在土層之合格率比較(10F以上寬度延伸) 97
表4.22-2 結構寬度分類在砂土層之合格率比較(10F以上) 98
表4.22-3 結構寬度分類在粘土層之合格率比較(10F以上) 99
表4.23-1 樓層高度分類在土層之合格率比較(10F以上寬度延伸) 100
表4.23-2 樓層高度分類在砂土層之合格率比較(10F以上) 101
表4.23-3 樓層高度分類在粘土層之合格率比較(10F以上) 102
表4.24-1 破壞型式分類在土層之合格率比較(10F以上寬度延伸) 103
表4.24-2 破壞型式分類在砂土層之合格率比較(10F以上) 104
表4.24-3 破壞型式分類在粘土層之合格率比較(10F以上) 105
表4.25 震區分類在破壞型式之合格率比較 106
表4.26 土壤性質分類在破壞型式之合格率比較 107
表4.27 結構寬度分類在破壞型式之合格率比較 108
表4.28 樓層高度分類在破壞型式之合格率比較 109
表4.29-1 震區分類在破壞型式之合格率比較(10F以上寬度延伸) 110
表4.29-2 震區分類在傾倒檢核之合格率比較(10F以上) 111
表4.29-3 震區分類在滑動檢核之合格率比較(10F以上) 112
表4.29-4 震區分類在承載檢核之合格率比較(10F以上) 113
表4.30-1 土壤性質分類在破壞型式之合格率比較(10F以上寬度延伸) 114
表4.30-2 土壤性質分類在傾倒檢核之合格率比較(10F以上) 115
表4.30-3 土壤性質分類在滑動檢核之合格率比較(10F以上) 116
表4.30-4 土壤性質分類在承載檢核之合格率比較(10F以上) 117
表4.31-1 結構寬度分類在破壞型式之合格率比較(10F以上寬度延伸) 118
表4.31-2 結構寬度分類在傾倒檢核之合格率比較(10F以上) 119
表4.31-3 結構寬度分類在滑動檢核之合格率比較(10F以上) 120
表4.31-4 結構寬度分類在承載檢核之合格率比較(10F以上) 121
表4.32-1 樓層高度分類在破壞型式之合格率比較(10F以上寬度延伸) 122
表4.32-2 樓層高度分類在傾倒檢核之合格率比較(10F以上) 123
表4.32-3 樓層高度分類在滑動檢核之合格率比較(10F以上) 124
表4.32-4 樓層高度分類在承載之合格率比較(10F以上) 125
表4.33 15F與18F結構寬度延伸前後在滑動檢核之F.S計算 126
表4.34 傾倒檢核之參數敏感度 127
表4.35 滑動檢核之參數敏感度 128
表4.36 承載檢核之參數敏感度 129
表4.37 傾倒檢核之參數敏感度(10F以上寬度延伸) 130
表4.38 滑動檢核之參數敏感度(10F以上寬度延伸) 131
表4.39 承載檢核之參數敏感度(10F以上寬度延伸) 132

圖目錄
圖1.1 靜止土壓力作用之情形 134
圖2.1 房屋結構受地震作用之力量分佈情形 134
圖2.2 擋土牆結構受側向土壓力 135
圖2.3 山坡地房屋結構系統在地震下之受力分佈情形 136
圖2.4 3F房屋結構及其受力形式 137
圖2.5 4F房屋結構及其受力形式 138
圖2.6 5F房屋結構及其受力形式 139
圖2.7 7F房屋結構及其受力形式 140
圖2.8 10F房屋結構及其受力形式 141
圖2.9 12F房屋結構及其受力形式 142
圖2.10 15F房屋結構及其受力形式 143
圖2.11 18F房屋結構及其受力形式 144
圖2.12 20F房屋結構及其受力形式 145
圖2.13 10F(寬度延伸)房屋結構及其受力形式 146
圖2.14 12F(寬度延伸)房屋結構及其受力形式 147
圖2.15 15F(寬度延伸)房屋結構及其受力形式 148
圖2.16 18F(寬度延伸)房屋結構及其受力形式 149
圖2.17 20F(寬度延伸)房屋結構及其受力形式 150
圖3.1 載重偏心基礎結構 151
圖4.1-1 土壤性質分類在常時之合格率樣本數 152
圖4.1-2 土壤性質分類在地震時之合格率樣本數 152
圖4.2-1 結構寬度分類在常時之合格率樣本數 153
圖4.2-2 結構寬度分類在地震時之合格率樣本數 153
圖4.3-1 樓層高度分類在常時之合格率樣本數 154
圖4.3-2 樓層高度分類在地震時之合格率樣本數 154
圖4.4-1 破壞型式分類在常時之合格率樣本數 155
圖4.4-2 破壞型式分類在地震時之合格率樣本數 155
圖4.5-1 整體穩定性在常時之合格率樣本數 156
圖4.5-2 整體穩定性在地震時之合格率樣本數 156
圖4.6-1 土壤性質分類在常時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 157
圖4.6-2 土壤性質分類在地震時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 157
圖4.6-3 土壤性質分類在常時之合格率樣本數(10F以上) 157
圖4.6-4 土壤性質分類在地震時之合格率樣本數(10F以上) 157
圖4.7-1 結構寬度分類在常時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 158
圖4.7-2 結構寬度分類在地震時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 158
圖4.7-3 結構寬度分類在常時之合格率樣本數(10F以上) 158
圖4.7-3 結構寬度分類在地震時之合格率樣本數(10F以上) 158
圖4.8-1 樓層高度分類在常時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 159
圖4.8-2 樓層高度分類在地震時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 159
圖4.8-3 樓層高度分類在常時之合格率樣本數(10F以上) 159
圖4.8-4 樓層高度分類在地震時之合格率樣本數(10F以上) 159
圖4.9-1 破壞型式分類在常時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 160
圖4.9-2 破壞型式分類在地震時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 160
圖4.9-3 破壞型式分類在常時之合格率樣本數(10F以上) 160
圖4.9-4 破壞型式分類在地震時之合格率樣本數(10F以上) 160
圖4.10-1 整體穩定性常時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 161
圖4.10-2 整體穩定性地震時之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 161
圖4.10-3 整體穩定性常時之合格率樣本數(10F以上) 161
圖4.10-4 整體穩定性地震時之合格率樣本數(10F以上) 161
圖4.11-1 土壤性質分類在近斷層處之合格率樣本數 162
圖4.11-2 土壤性質分類在非近斷層處之合格率樣本數 162
圖4.12-1 結構寬度分類在近斷層處之合格率樣本數 163
圖4.12-2 結構寬度分類在非近斷層處之合格率樣本數 163
圖4.13-1 樓層高度分類在近斷層處之合格率樣本數 164
圖4.13-2 樓層高度分類在非近斷層處之合格率樣本數 164
圖4.14-1 破壞型式分類在近斷層處之合格率樣本數 165
圖4.14-2 破壞型式分類在非近斷層處之合格率樣本數 165
圖4.15-1 整體穩定性在近斷層處之合格率樣本數 166
圖4.15-2 整體穩定性在非近斷層處之合格率樣本數 166
圖4.16-1 土壤性質分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 167
圖4.16-2 土壤性質分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 167
圖4.16-3 土壤性質分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 167
圖4.16-4 土壤性質分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 167
圖4.17-1 結構寬度分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 168
圖4.17-2 結構寬度分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 168
圖4.17-3 結構寬度分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 168
圖4.17-4 結構寬度分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 168
圖4.18-1 樓層高度分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 169
圖4.18-2 樓層高度分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 169
圖4.18-3 樓層高度分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 169
圖4.18-4 樓層高度分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 169
圖4.19-1 破壞型式分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 170
圖4.19-2 破壞型式分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 170
圖4.19-3 破壞型式分類在近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 170
圖4.19-4 破壞型式分類在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 170
圖4.20-1 整體穩定性在近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 171
圖4.20-2 整體穩定性在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 171
圖4.20-3 整體穩定性在近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 171
圖4.20-4 整體穩定性在非近斷層處之合格率樣本數(10F以上) 171
圖4.21-1 震區分類在砂土層之合格率樣本數 172
圖4.21-2 震區分類在粘土層之合格率樣本數 172
圖4.22-1 結構寬度分類在砂土層之合格率樣本數 173
圖4.22-2 結構寬度分類在粘土層之合格率樣本數 173
圖4.23-1樓層高度分類在砂土層之合格率樣本數 174
圖4.23-2 樓層高度分類在粘土層之合格率樣本數 174
圖4.24-1 破壞型式分類在砂土層之合格率樣本數 175
圖4.24-2 破壞型式分類在粘土層之合格率樣本數 175
圖4.25-1 整體穩定性在砂土層之合格率樣本數 176
圖4.25-2 整體穩定性在粘土層之合格率樣本數 176
圖4.26-1 震區分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 177
圖4.26-2 震區分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 177
圖4.26-3 震區分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上) 177
圖4.26-4 震區分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上) 177
圖4.27-1 結構寬度分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 178
圖4.27-2 結構寬度分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 178
圖4.27-3 結構寬度分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上) 178
圖4.27-4 結構寬度分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上) 178
圖4.28-1 樓層高度分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 179
圖4.28-2 樓層高度分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 179
圖4.28-3 樓層高度分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上) 179
圖4.28-4 樓層高度分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上) 179
圖4.29-1 破壞型式分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 180
圖4.29-2 破壞型式分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 180
圖4.29-3 破壞型式分類在砂土層之合格率樣本數(10F以上) 180
圖4.29-4 破壞型式分類在粘土層之合格率樣本數(10F以上) 180
圖4.30-1 整體穩定性在砂土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 181
圖4.30-2 整體穩定性在粘土層之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 181
圖4.30-3 整體穩定性在砂土層之合格率樣本數(10F以上) 181
圖4.30-4 整體穩定性在粘土層之合格率樣本數(10F以上) 181
圖4.31-1 震區分類在傾倒檢核之合格率樣本數 182
圖4.31-2 震區分類在滑動檢核之合格率樣本數 182
圖4.31-3 震區分類在承載檢核之合格率樣本數 182
圖4.32-1 土壤性質分類在傾倒檢核之合格率樣本數 183
圖4.32-2 土壤性質分類在滑動檢核之合格率樣本數 183
圖4.32-3 土壤性質分類在承載檢核之合格率樣本數 183
圖4.33-1 結構寬度分類在傾倒檢核之合格率樣本數 184
圖4.33-2 結構寬度分類在滑動檢核之合格率樣本數 184
圖4.33-3 結構寬度分類在承載檢核之合格率樣本數 184
圖4.34-1 樓層高度分類在傾倒檢核之合格率樣本數 185
圖4.34-2 樓層高度分類在滑動檢核之合格率樣本數 185
圖4.34-3 樓層高度分類在承載檢核之合格率樣本數 185
圖4.35-1 整體穩定性在傾倒檢核之合格率樣本數 186
圖4.35-2 整體穩定性在滑動檢核之合格率樣本數 186
圖4.35-3 整體穩定性在承載檢核之合格率樣本數 186
圖4.36-1 震區分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 187
圖4.36-2 震區分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 187
圖4.36-3 震區分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 187
圖4.36-4 震區分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上) 188
圖4.36-5 震區分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上) 188
圖4.36-6 震區分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上) 188
圖4.37-1 土壤性質分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 189
圖4.37-2 土壤性質分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 189
圖4.37-3 土壤性質分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 189
圖4.37-4 土壤性質分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上) 190
圖4.37-5 土壤性質分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上) 190
圖4.37-6 土壤性質分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上) 190
圖4.38-1 結構寬度分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 191
圖4.38-2 結構寬度分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 191
圖4.38-3 結構寬度分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 191
圖4.38-4 結構寬度分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上) 192
圖4.38-5 結構寬度分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上) 192
圖4.38-6 結構寬度分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上) 192
圖4.39-1 樓層高度分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 193
圖4.39-2 樓層高度分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 193
圖4.39-3 樓層高度分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 193
圖4.39-4 樓層高度分類在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上) 194
圖4.39-5 樓層高度分類在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上) 194
圖4.39-6 樓層高度分類在承載檢核之合格率樣本數(10F以上) 194
圖4.40-1 整體穩定性在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 195
圖4.40-3 整體穩定性在承載檢核之合格率樣本數(10F以上寬度延伸) 195
圖4.40-4 整體穩定性在傾倒檢核之合格率樣本數(10F以上) 196
圖4.40-5 整體穩定性在滑動檢核之合格率樣本數(10F以上) 196
圖4.40-6 整體穩定性在承載檢核之合格率樣本數(10F以上) 196

【1】 Brooker, E.W.,and Ireland, H.O.(1965).”Earth Pressure at Rest Related to Stress History,”Canadian Geotechnical Journal, Vol.2,No.1
【2】 Coulomb, C.A.(1776). Essai sur Application des Maximis et Minimum à quelques Problemes de Statique Relatifs à l’Architecture, Mem.Acad.Roy.des Sciences, Paris Vol.3.
【3】 Jaky, J.(1944).”The Coefficient of Earth Pressure at Rest,”Journal for the Society of Hungarian Architects and Engineers, October
【4】 Meyerhof, G. G.(1953).”The Bearing Capacity of Foundation Under Eccentric and Inclined Loads,”Proceedings, Third International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Zürich
【5】 Terzaghi, K.,and Peck, R.B.(1967).Soil Mechanics in Engineering Practice,Wiley,New York.Zhu, D.Y.,and Qian, Q.(2000).”Determination of Passive Earth Pressure Coefficient by the Method of Traingular Slices,”Canadian Geotechnical Journal Vol.37,No.2.
【6】 Rankine, W. M. J.(1857).”On Stability on Loose Earth,” Philosophic Transactions of Royal Society, Londin, Part I.
【7】 「建築物耐震設計規範與解說」，2006，內政部營建署。
【8】 「建築物基礎構造設計規範」，2001，內政部營建署。